I bob. O’simlchklarning xujayralarida fosfor energiya almashinuvi

Fosforning vodorodli va kislorodli birikmalari
Fosforning vodorodli birikmalarini vodorod fosfinlar deyiladi. Bular monofosfin- PH₃(gaz), difosfin- P₂H₄(suyuqlik) va polifosfin- P₁₂H₆
(qattiq)lardir.
Monofosfin (yoki fosfin) sarimsoq hidli, zaharli gaz. Ammiakdan farq qilib, suvda oz eriydi va u bilan reaksiyaga kirishmaydi. Metall fosfidlar suv va kislotalar ta'sir ettirib olinadi. Fosfin kuchli kislotalar bilan reaksiyaga kirishib, fosfanit PH₄ tuzlarini hosil qiladi. Bu tuzlar qizdirilganda suyuqlikka aylanmasdan bug’lanib, parchalanadi:
PH₃ + HClO₄ = PH₄ClO₄, PH₃ + HJ = PH₄J, PH₄J ^t↦PH₃ + HJ
Fosfin juda oson yonadi: 2PH3+4O2 = P2O5+3H2O
Difosfin P₂H₄ rangsiz suyuqlik, kuchli qaytaruvchi, havoda o’zo’zidan alangalanib ketadi: 2P2H4 +7O2 = 2P2O5 +4H2O
Fosfor kislorod bilan bir necha hil oksidlarni hosil qildadi, ulardan muhimlari fosfor (III)-oksid va fosfor (V)-oksiddir. Fosforni asta - sekin yoki kislorod yetishmaganda oksidlansa fosfor (III)-oksid-P₂O₃, aniqrog’i P₄O₆ hosil bo’ladi. P₂O₃- mumsimon kristall modda bo’lib, t_c=24⁰C, t_q=175⁰C.
P4 +3O2 = P4O6
P₄O₆- sovuq suvda gidrolizlanib, fosfit kislotani, issiq suvda esa, fosfat kislotani hosil qiladi:
^P4^O6 ^+6H2^{O = 4H}3^PO3 - sovuq suvda;
^P4^O6 ^+6H2^O=3H3^PO4 ^+РH3 - issiq suvda.
Havoda qizdirilganda fosfor (V)- oksidga aylanadi:
P4O6 +2O2 = P4O10
Fosfor (V)-oksid P₄O₁₀ (yoki P₂O₅) oq gigroskopik kukun. Fosforni mo’l havo yoki kislorodda yondirish orqali olinadi:
P4 +5O2 =P4O10
P₄O₁₀- 360^oC da suyuqlanmay bug’lanadi. Oz miqdordagi suv bilan P₄O₁₀ metafosfat, ko’p miqdordagi suv bilan esa, ortofosfat kislotani hosil qiladi:
^P4^O10^+2H2^{O = 4HPO}3 - metafosfat kislota.
P₄O₁₀+3H₂O=3HPO₄ +H₃PO₄
P₄O₁₀ turli moddalar tarkibidagi bog’langan vodorod va kislorodni suv holida tortib oladi:
4HNO₃ +P₄O₁₀ =2HPO₃ +2N₂O₅
2H₂SO₄ +P₄O₁₀ =2HPO₃ +2SO₃
P₂O₅ suv bilan shiddatli birikib, reaksiya sharoitiga qarab har hil fosfor kislotalarni hosil qiladi:
P₂O₅ + H₂O = 2HPO₃ metafosfat kislota t_c = 40 ºC
P₂O₅ + 2H₂O ^{18-22 ºC} H₄P₂O₇ pirofosfat kislota t_c = 61 ºC
P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄ ortofosfat kislota t_c = 42 ºC
HPO₃- suvda yaxshi eriydigan, zaharli kislota;
H₃PO₄- havoda tursa suyuqlanib ketadigan kristall modda; H₄P₂O₇- yumshoq shishasimon massa, suvda eriydi.
Bu kislotalar orasida eng ahamiyatlisi ortofosfat (oddiy qilib aytganda fosfat) kislotadir, chunki uning tuzlari mineral o’g’it sifatida keng ishlatiladi. Fosfat kislota o’rta kuchli, uch negizli kislota bo’lgani uchun digidrofosfatlarni, gidrofosfatlarni va fosfatlar hosil qiladi:
H₃PO₄↔ H⁺ + H₂PO^-₄ digidrofosfat ion
H₂PO^-₄ ↔ H⁺ + HPO₄^-2 gidrofosfat ion
HPO₄^-2 ↔H⁺ + PO₄^-3 fosfat ion
Laboratoriya sharoitida fosfat kislota fosforni 32% li nitrat kislota bilan oksidlab olinadi:
3P+5HNO3+2H2O = 3H3PO4+5NO↑
Sanoatda esa ikki hil usulda: ekstraksiya va termik usullarda olinadi. Ekstraksiya usulida maydalangan kalsiy fosfatga sulfat kislota bilan ishlov beriladi:
Ca₃(PO₄ )₂+3H₂SO₄ = 2H₃PO₄+3CaSO₄ ↓
Kalsiy sulfat cho’kmaga tushadi, kislota esa eritmada qoladi. Bunday kislota o’g’itlar ishlab chiqarish uchun sarflanadi. Termik usulda quyidagi reaksiyalar orqali fosfat kislota olinadi:
2Ca(PO₄ )₂ +10C +6SiO₃ = 4P +6CaSiO₃ +10CO ↑
4P + 5O₂ = 2P₂O₅ P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄
Bu usulda toza, konsentrlangan fosfat kislota olinadi. Fosfat kislota kislotalarga xos kimyoviy xossalarni namoyon etadi. Barcha digidrofosfatlar, ammoniy va ishqoriy metallarning fosfatlari va gidrofosfatlari suvda yaxshi eriydi. Qolgan fosfatlar va gidrofosfatlar suvda kam eriydi. Ba'zi bir digidro, gidrofosfatlarni va fosfatlarni olinishi:
NH₄OH +H₃PO₄ = NH₄H₂PO₄ +H₂O
2NH₄OH +H₃PO₄ =(NH₄ )₂HPO₄ +2H₂O
3NH₄OH +H₃PO₄ =(NH₄ )₃PO₄ +3H₂O
NaOH +H₃PO₄ = NaH₂PO₄+H₂O
2NaOH +H₃PO₄ = Na₂HPO₄ +2H₂O
3NaOH +H₃PO₄ = Na₃PO₄ +3H₂O
Ishqoriy metallarning fosfatlari va gidrofosfatlari gidrolizlanadi. Masalan:
Na₃PO₄ +H₂O↔NaOH+Na₂HPO₄
PO43- +H2O↔OH- +HPO42-
Na₂HPO₄ +H₂O↔NaOH+NaH₂PO₄
HPO42- +H2O↔OH- +H2PO4-
Digidrofosfatlar, gidrofosfatlar harorat ta'siridan parchalanadi, fosfatlar esa pachalanmaydi. Masalan:
NaH₂PO₄ ^t↦H₂O+NaPO₃
2Na₂HPO₄ ^t↦Na₄P₂O₇ +H₂O
Ortofosfat kislotani tuzlari qishloq xo’jaligida o’g’it sifatida ishlatiladi. Mineral o’g’itlar mavzusida to’liq to’xtalamiz. Fosfor- xujayralar protoplazmasi tarkibiga, xromosoma, viruslar va fermentlar tarkibiga kiradi. O’simlik va hayvon organizmida fosfor bo’ladi hamda fosfor hayot va tafakkur elementi deb yuritiladi. Insonning kundalik fosforga bo’lgan extiyoji 2 ga teng bo’lib, u ovqat hisobidan to’liq qoplanadi.
7. Fosforli o’g’itlar
O’simliklardan yuqori hosil olishning eng muhim omillaridan biri fosforli o’g’itlardan unumli foydalanishdir. Lekin fosforning tuproqdagi barcha birikmalaridan o’simliklar foydalana olmaydi. Ular suvda eriydigan bo’lishi kerak. Fosforli o’g’itlar asosan fosforitlardan olinadi. O’zbekistonda fosforitlar konidagi Morakash turiga mansub zarra donador fosforitlarning zahirasi taxminan 100 mln. tonnani tashkil etadi. Qizilqum fosforit kombinati qurilmoqda. Unda 2,7 mln.tonna fosforit olinadi. Eng muhim fosforli o’g’itlar quyidagilar: fosforit talqoni, oddiy superfosfat, qo’sh superfosfat, ammoniylangan superfosfat, pretsipitat, ammofos, suyak talqoni, nitrofosfat va nitrofoskalarni tashkil etadi:

1. 
   Fosforit talqoni yoki appatit– Ca₃(PO₄)₂. Uning tarkibida 16-35% P₂O₅ bo’lib, suvda yomon eriydi. Fosforit mineralini maydalab olinadi.
   
2. 
   O ddiy superfosfat- Ca(H₂PO₄)₂ CaSO₄, tarkibida 14-20 % P₂O₅ bo’ladi. Fosforitga sulfat kislota ta'sir ettirib olinadi:
   

Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄ + 4H₂O ↦Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄ * 2H₂O

3. 
   Qo’sh superfosfat-Ca(H₂PO₄)₂, tarkibida 35% gacha P₂O₅, bo’ladi.
   

Maydalangan fosforitga konsentrlangan fosfat kislota ta'sir ettirib olinadi:
Ca₃(PO₄ )₂ +4H₃PO₄ =3Ca(H₂PO₄ )₂

4. 
   P retsipitat- CaHPO₄ 2H₂O, tarkibida 30-35% P₂O₅ bo’ladi, suvda eriydi. Fosfat kislotani kalsiy gidroksid eritmasi bilan neytrallash orqali olinadi: H3PO4 +Ca(OH)2 =CaHPO4 *2H2O
   
5. 
   Suyak talqoni- Ca₃(PO₄)₂. Uy hayvonlari suyaklarini qayta ishlab olinadi.
   
6. 
   Ammofos- NH₄H₂PO₄, tarkibida 35-50% P₂O₅ bo’ladi. Suvda eriydi. Fosfat kislotani ammiak bilan neytrallanganda ammofos va diammofoslar
   

NH₃ +H₃PO₄ = NH₄H₂PO₄
hosil bo’ladi: 2NH3 +H3PO4 =(NH4 )2HPO4

7. 
   N itrofosfat- CaHPO₄ ·Ca(NO₃)₂, tarkibida 14-27 % P₂O₅ va 21-24% azot bo’ladi. Xlorappatitga nitrat kislota ta'siridan olinadi:
   

Ca₃(PO₄ )₂ *CaCl₂ +2HNO₃ =CaHPO₄ *Ca(NO₃ )₂

8. 
   Nitrofoska- (NH₄)₂HPO₄·KNO₃, tarkibida 10% P₂O₅, 11% K₂O va 11% azot bo’ladi, suvda eriydi. Fosforit minerali, nitrat kislota va kaliy xloridni aralashtirib olinadi. Respublikamizda fosforli o’g’itlar asosan “Ammofos-Maksam”, “Samarqandkimyo”, “Samarqand NPK”, “Qo’qon superfosfat” va “Elektrokimyo” zavodlarida ishlab chiqarilmoqda.
   

Pretsipitat ishlab chiqarish. Pretsipitat ohak (ohaktosh) ning fosfat kislotasi bilan tahsirlashish mahsulotidir. Tsitratli eruvchan dikalg’tsiyfosfat CaHPO₄*2H₂O dan iborat fosforli o’g’it pretsipitat deyiladi. «Pretsipitat» so’zi nemischa ‘räzi’itierung – cho’ktirish mahnosini anglatadi. Texnik pretsipitat turli darajada boshqa tuzlar: temir va alyuminiy fosfatlari, gips, kalg’tsiy ftoridlari va karbonatlari va boshqalar bilan ifloslangan bo’ladi. Texnik pretsipitatdagi P2O5(tsit.) miqdori 40% gacha yetadi. Ozuqali pretsipitat (dikalg’tsiyfosfat) da 0,4% li HCl da eruvchi P2O5 43-47% gacha yetadi. U amalda gigroskopik emas, yaxshi fizik xossalarga egadir. SHunga qaramay, pretsipitat samarador o’g’it hisoblansada, bu maqsad uchun uni maxsus ishlab chiqarilmaydi, chunki fosfat kislotani qo’shaloq superfosfat olishda ishlatish ancha yaxshi samara beradi, bunda kislota hisobiga fosforitdagi bir qism P2O5 o’g’itga o’tadi, shuning uchun qo’shaloq superfosfatdagi P2O5 ning tannarxi pretsipitatga nisbatan arzon tushadi. O’g’itli pretsipitat suyakni qayta ishlovchi zavodlarda jelatina ishlab chiqarishdagi chiqindi hisoblangan kuchsiz fosfat kislotali eritmalardan olinadi. Pretsipitat ishlab chiqarish jarayonida dastlab, ohak yoki ohaktosh fosfat kislotada eritiladi va bunda monokalg’tsiyfosfat hosil bo’ladi.
Ca(OH)₂ + 2H₃PO₄ = Ca(H₂PO₄)₂ + 2H₂O
So’ngra fosfat kislotaning neytrallanib borishi natijasida monokalg’tsiyfosfat inkongruent parchalanadi va dikalg’tsiyfosfat cho’kmasi ajralib chiqadi: Ca(H₂PO₄)₂ + 2H₂O = CaHPO₄*2H₂O + H₃RO₄
Shuningdek, monokalg’tsiyfosfat ohak yoki ohaktosh bilan ham tahsirlashadi: Ca(OH)₂ + Ca(H₂PO₄)₂ + 2H₂O = 2[CaHPO₄*2H₂O]
Dikalg’tsiyfosfatdagi CaO:P₂O₅ ning nazariy massa nisbati (0,79 ga teng) dan ortiqcha miqdordagi so’ndirilgan ohak qo’shilganda va shunga muvofiq ravishda eritmaning pH qiymati 6,3 dan ortganda dikalg’tsiyfosfatning parchalanishi sodir bo’ladi:
4CaHPO₄ = Ca(H₂PO₄)₂ + Ca₃(PO₄)₂
Fosfat kislota tarkibidagi qo’shimchalar ham ohak yoki ohaktosh bilan tahsirlashadi:
H₂SO₄ + Ca(OH)₂ = CaSO₄*2H₂O
H₂SiF₆ + 3Ca(OH)₂ = 3CaF₂ + SiO₂ + 4H₂O
(Fe,Al)₂(SO₄)₃ + 3Ca(OH)₂ + 2N₃RO₄ + 4H₂O = 2(Fe,Al)’O₄*2H₂O + 3CaSO₄*2H₂O Temir va alyuminiy fosfatlari, kalg’tsiy ftoridi va silikat kislotadan iborat balchiqli cho’kma pretsipitatning filg’trlanishini qiyinlashtiradi.
Dikalg’tsiyfosfatning pretsipitatlanish jarayoni asosida CaO – P₂O₅ – H₂O sistemasining holat diagrammasi yotadi. CaO – P₂O₅ – H₂O sistemasida 36^OS dan quyi xaroratda tsitratli eruvchan dikalg’tsiyfosfat digidrati CaHPO₄*2H₂O (brushit), yuqori xaroratda esa – suvsiz CaHPO₄ (monetit) stabil (turg’un) bo’ladi. Ammo suvsiz tuz eritmadan faqatgina 60^OS dan yuqori xaroratdagina ajralib chiqadi, bundan past xaroratda esa metastabil faza sifatida muntazam ravishda CaHPO₄ ga aylanib turadigan CaHPO₄*2H₂O cho’kadi. CaHPO₄*2H₂O ga nisbatan suvsiz CaHPO₄ tarkibida P₂O₅ ko’p bo’ladi, ammo CaHPO₄ jonivor va o’simliklarga yomon o’zlashadi.
20% P2O5 kontsentratsiyali (S’ nuqta) fosfat kislotaning tarkibida 12% SaO tutgan (S nuqta) ohak suti bilan pretsipitatlash va 25% P2O5 kontsentratsiyali (R’ nuqta) kislotani – tarkibida ~22% SaO tutgan (R nuqta) va S:Q nisbati 1,5:1 ga teng bo’lgan ohaktosh suspenziyasi bilan pretsipitatlash sharoiti 40^OS dagi SaO – P2O5 – N₂O sistemasi diagrammasida ko’rsatilgan (16 – rasm). Pretsipitatlashda sistema tarkibi SSP va RRP biriktiruvchi chiziqlar bo’ylab o’zgaradi.

16 – rasm. Fosfat kislotadan dikalg’tsiy-fosfatni cho’ktirish jarayonining diagrammasi:
40^OS dagi CaO – P₂O₅ – H₂O sistemasi izotemasida OE – stabil va ML – metastabil tarmog’i; 60^OS dagi CaO – P₂O₅ – H₂SiF₆– N₂O sistemasida KT – SaNRO₄ ning eruvchanlik tarmog’i;
Muvozanatdagi sharoitda kislotani to’yingan eritma hosil bo’lguncha neytrallashdagi – erkin H₃PO₄ va Ca(H₂PO₄)₂ dan iborat suyuq faza a va a’ nuqtalarda, CaHPO₄ ga nisbati bo’yicha to’yingan bo’lishi kerak. Amalda esa to’yinish keyinroq, qattiq fazadagi CaHPO₄*2H₂O eruvchanligining metastabil tarmog’i ML ga to’g’ri keluvchi b va b’ nuqtalarda yuzaga keladi. Uning kristallanishi uchun metastabil faza bilan to’yingan eritma hosil bo’lishi kerak. Fosfat kislota birinchi vodorod ionlarining to’la neytrallanish, yahni pretsipitatning cho’ktirilishiga sarflanadigan kalg’tsiy oksidning yarim miqdorining erish paytida dikalg’tsiyfosfatning intensiv hosil bo’lishi boshlanadi (S va SP nuqtalar).
60^OS dagi CaO – P₂O₅ – H₂SiF₆– H₂O sistemasini o’rganish shuni ko’rsatadiki, hosil bo’ladigan SaF₂ tahsiri natijasida dikalg’tsiyfosfatning eruvchanligi keskin kamayadi.